Estructura y función de la célula procariota
La gran mayoría de las células de la Tierra son procariotas, por lo que estamos en minoría. Te sientes en minoría?
Si los procariotas no fueran tan feos, serían algo simpáticos:
Hay dos tipos principales de procariotas:
- Bacterias (singular «bacteria»)
- Arqueas (singular «arquea»)
Como habrás leído antes en esta unidad, los biólogos estiman ahora que cada ser humano lleva casi 20 veces más células bacterianas, o procariotas, en su cuerpo que células humanas, o eucariotas. Si esta estadística le abruma, tenga la seguridad de que la mayoría de estas bacterias están tratando de ayudarle, no de hacerle daño.
Numéricamente, hay 20 veces más células procariotas en la Tierra que células eucariotas. Sin embargo, esto es sólo una estimación mínima, porque hay billones y billones de células bacterianas que no están asociadas a los organismos eucariotas.
Además, todas las arqueas son también procariotas. Como en el caso de las bacterias, se desconoce cuántas células arqueas hay en la Tierra, pero seguro que el número es astronómico. En total, las células eucariotas constituyen sólo una fracción muy pequeña del número total de células de la Tierra. Entonces… ¿quién dirige este lugar, de nuevo?
Hay cuatro estructuras principales que comparten todas las células procariotas, bacterianas o arqueas:
- La membrana plasmática
- Citoplasma
- Ribosomas
- Material genético (ADN y ARN)
Algunas células procariotas también tienen otras estructuras como la pared celular, los pili (singular «pillus») y los flagelos (singular «flagellum»). Cada una de estas estructuras y componentes celulares desempeña un papel fundamental en el crecimiento, la supervivencia y la reproducción de las células procariotas.
Membrana plasmática procariota
Las células procariotas pueden tener múltiples membranas plasmáticas. Los procariotas conocidos como «bacterias gramnegativas», por ejemplo, suelen tener dos membranas plasmáticas con un espacio entre ellas conocido como periplasma. Como en todas las células, la membrana plasmática de las células procariotas es la responsable de controlar lo que entra y sale de la célula.
Una serie de proteínas adheridas a la membrana (pobres compañeros) también ayuda a las células procariotas a comunicarse con el entorno. Entre otras cosas, esta comunicación puede incluir el envío y la recepción de señales químicas de otras bacterias y la interacción con las células de los organismos eucariotas durante el proceso de infección. La infección, por cierto, es el tipo de cosa que no quieres que te hagan los procariotas.
Tenga en cuenta que la membrana plasmática es universal para todas las células, procariotas y eucariotas. Debido a que este componente celular es tan importante y tan común, se aborda con gran detalle en su propia subsección En profundidad.
Citoplasma procariota
El citoplasma de las células procariotas es una sustancia gelatinosa, aunque fluida, en la que están suspendidos todos los demás componentes celulares. Piense en la gelatina de las células. Es muy similar al citoplasma eucariota, salvo que no contiene orgánulos.
Recientemente, los biólogos han descubierto que las células procariotas tienen un citoesqueleto complejo y funcional similar al que se observa en las células eucariotas2. El citoesqueleto ayuda a una célula procariota a dividirse y a mantener su forma regordeta y redonda. Al igual que en las células eucariotas, el citoesqueleto es el marco a lo largo del cual se mueven las partículas de la célula, incluidas las proteínas, los ribosomas y los pequeños anillos de ADN llamados plásmidos. Es el «sistema de autopistas» de la célula suspendido en gelatina.
Ribosomas procarióticos
Los ribosomas procarióticos son más pequeños y tienen una forma y composición ligeramente diferentes a los de las células eucarióticas. Los ribosomas bacterianos, por ejemplo, tienen aproximadamente la mitad de la cantidad de ARN ribosómico (ARNr) y un tercio menos de proteínas ribosómicas (53 frente a ~83) que los ribosomas eucariotas3. A pesar de estas diferencias, la función del ribosoma procariota es prácticamente idéntica a la versión eucariota. Al igual que en las células eucariotas, los ribosomas procariotas construyen proteínas traduciendo los mensajes enviados desde el ADN.
Material genético procariota
Todas las células procariotas contienen grandes cantidades de material genético en forma de ADN y ARN. Dado que las células procariotas, por definición, no tienen un núcleo, en el citoplasma se encuentra una única y gran cadena circular de ADN que contiene la mayoría de los genes necesarios para el crecimiento, la supervivencia y la reproducción de la célula.
Este ADN cromosómico tiende a parecer un amasijo de cuerdas en el centro de la célula:
Imagen de micrografía electrónica de transmisión (Fuente)
Por lo general, el ADN está repartido por toda la célula, donde es fácilmente accesible para ser transcrito en ARN mensajero (ARNm) que es inmediatamente traducido por los ribosomas en proteínas. A veces, cuando los biólogos preparan las células procariotas para observarlas al microscopio, el ADN se condensa en una parte de la célula para producir una zona oscura llamada nucleoide.
Al igual que en las células eucariotas, el cromosoma procariota está íntimamente asociado a proteínas especiales que participan en el mantenimiento de la estructura cromosómica y en la regulación de la expresión génica.
Además de una única pieza grande de ADN cromosómico, muchas células procariotas también contienen pequeñas piezas de ADN llamadas plásmidos. Estos anillos circulares de ADN se replican independientemente del cromosoma y pueden transferirse de una célula procariota a otra a través de los pili, que son pequeñas proyecciones de la membrana celular que pueden formar canales físicos con los pili de las células adyacentes.
La transferencia de plásmidos entre una célula y otra suele denominarse «sexo bacteriano». Suena sucio.
Los genes de la resistencia a los antibióticos, o la ineficacia gradual de los antibióticos en las poblaciones, suelen estar en plásmidos. Si estos plásmidos se transfieren de las células resistentes a las no resistentes, la infección bacteriana en las poblaciones puede ser mucho más difícil de controlar. Por ejemplo, hace poco se supo que la superbacteria MRSA, o Staphylococcus aureus multirresistente, recibió algunos de sus genes de resistencia a los fármacos en plásmidos4.
Las células procariotas suelen considerarse «más simples» o «menos complejas» que las eucariotas. En algunos aspectos, esto es cierto. Las células procariotas suelen tener menos estructuras visibles, y las que tienen son más pequeñas que las que se ven en las células eucariotas.
No se deje engañar. El hecho de que las células procariotas parezcan «simples» no significa que sean de alguna manera inferiores o inferiores a las células y organismos eucariotas. Hacer esta suposición puede meterte en serios problemas.
Los biólogos están aprendiendo ahora que las bacterias son capaces de comunicarse y colaborar entre sí a un nivel de complejidad que rivaliza con cualquier sistema de comunicación jamás desarrollado por los humanos5. ¡Toma eso, Facebook y Twitter! Los procariotas seguro que os han enseñado.
Además, algunas células arqueas son capaces de prosperar en entornos tan hostiles que ninguna célula eucariota sobreviviría más de unos segundos6. Prueba a vivir en una fuente termal, un lago salado, un volcán o incluso en las profundidades del subsuelo.Las células procariotas también son capaces de lograr cosas que las células eucariotas sólo podrían soñar, en parte debido a su mayor simplicidad. Ser más grandes y complejas no siempre es mejor.
Estas células y organismos están tan adaptados a sus condiciones locales como cualquier eucariota y, en ese sentido, son tan «evolucionados» como cualquier otro organismo vivo de la Tierra.
Bocadillo para el cerebro
Un tipo de comunicación bacteriana, también conocida como detección de quórum, consiste en utilizar pequeñas señales químicas para contar cuántas bacterias hay. Escuche más sobre ello aquí.
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